电镀铜锌合金

自19世纪中后期，电镀铜锌合金达到实用化以来，至今仍然是应用最为广泛的合金镀层之一。
铜含量高于锌含量的铜锌合金称为黄铜，应用最为广泛的黄铜含铜68％～75％，含铜量高于70％～80％的铜锌合金呈金黄色，具有优良的装饰效果。一般在光亮镍镀层上闪镀1～2μm厚的铜一锌合金层，即可达到装饰目的。如果还要在镀层上着色或制作花纹，则需按照零件要求增厚合金镀层。
钢丝镀铜锌合金可明显提高钢丝与橡胶的黏结力，因此常用作钢丝与橡胶热压时的中间层(0．5～2．5μm)。但要求铜含量严格控制在(71±3)％范围内，过高或过低均会影响钢丝与橡胶之间的结合力。
锌含量高于铜含量的铜锌合金称为白黄铜，它具有很强的抗腐蚀能力，可作为钢铁零件镀锡、镍、铬、银及其他镀层的中间层。
无氰镀液如焦磷酸盐、柠檬酸盐及HEDP等虽然有所研究，但生产上大规模使用的黄铜镀液为氰化镀液，因此，本节只对氰化电镀黄铜工艺作重点介绍。表4—19列出各种黄铜镀液的组成及工艺条件。

低锌、中锌和高锌黄铜镀液的组成及工艺条件

(1)镀液配制

在良好通风条件下，将氰化钠溶解在30℃～40℃所需体积的去离子水或蒸馏水中。用水将氰化亚铜和氰化锌分别调成糊状，在不断搅拌下分别慢慢地加入氰化钠溶液中，使其溶解。溶液会发热，如果温度升至60℃，需待冷却后方可继续加入，以避免溶液过热溅出。逐一加入已用少量水溶解好的其他成分，搅拌均匀，然后加入氨水、去离子水至所需体积。微氰镀铜锌合金镀液配制步骤基本同上，只是将氰化亚铜和焦磷酸锌分别溶解于氰化钠和焦磷酸钾溶液中，然后再合并。
(2)影响镀层质量的因素
①氰化亚铜与氰化锌镀液中提供铜离子和锌离子的主盐。铜与锌离子浓度直接影响镀层中各金属的含量与色泽。提高镀液中铜与锌的浓度比可适当提高镀层中铜的含量，若镀液中锌离子浓度高，铜一锌合金套铬时呈乳白色。
除了铜与锌的离子浓度影响镀层中的铜锌比例外，镀液中氰化钠、氢氧化钠和氨水的含量以及操作条件的改变亦影响镀层中金属组分。因此，必须综合考虑调整才能镀出理想色泽的镀层。
②游离氰化钠游离氰化钠可使镀液稳定，保证铜与锌按比例析出，并使阳极正常溶解。游离氰化钠过低时，镀层中铜含量增加，色泽向暗红色转变，严重时粗糙起泡，阳极钝化，镀液浑浊；过高时，镀层中的铜含量减少，呈疏松灰暗色，阴极电流效率下降，甚至镀件严重析氢。

③碳酸钠适量的碳酸钠可以提高镀液的导电性能和分散能力。生产过程中由于氰化钠的分解和镀液吸收空气中的二氧化碳，碳酸钠会逐渐增加。其含量过高时，会使阳极钝化、降低阴极电流效率，因此应定期用冷却法除去碳酸钠结晶。
④氢氧化钠加入氢氧化钠可以增强氰根的络合能力，增加镀液的导电性能。提高氢氧化钠的量，氰根络合铜离子的能力大为增强，镀层中锌的含量将有所增加；若氢氧化钠的含量过高，使锌沉积加速，镀层呈灰暗色，甚至粗糙而有脆性，锌阳极溶解也加快；如氢氧化钠不足，氰化钠的络合能力下降，铜络离子放电容易，镀层易呈浅黄色或带红色。
⑤氨水氨水能扩大镀液阴极电流密度范围，有利于获得色泽均匀的铜一锌合金镀层；能抑制氰化物水解，降低镀层中铜的含量；加入氨水可适当提高镀层的光亮度。
⑥pH值镀液的pH值一般控制在11～12之间。pH值高时，镀层中锌含量提高，反之则铜含量增加。提高pH值一般用氢氧化钠；降低pH值则用碳酸氢钠溶液或酒石酸，而且必须在良好的排风条件下操作，因反应时会产生剧毒的氰化氢。
⑦温度温度对铜锌合金镀层的组成与外观色泽均有譬影响。温度高时，合金镀层中的铜含量增加，阴极允许电流垂密度增大，电流效率提高，但同时也会加速氰化钠分解，镀q层易发灰或产生毛刺。温度过低时，镀层中锌含量高，镀层呈苍灰色。
⑧阴极电流密度 由图4—11看出，在较低的电流密度下，铜、锌两种单金属的极化曲线相近，因此有共沉积的可能。在合金极化曲线上可知，电流密度在0．3～0．6A／dm2时，阴极电位急剧负移，电流密度小于1．2A／dm2时，合金

氰化物镀液中沉积铜、锌与铜锌合金时阴极极化曲线
极化曲线在铜、锌极化曲线的左方，电流密度大于l．2A／dm2时，合金极化曲线位于铜、锌极化曲线的中间。对于镀黄铜，一般控制阴极电流密度在0．5～1．5A／dm2，镀白黄铜时应控制阴极电流密度在2～3A／dm2。电流密度增大，阴极电流密度下降，阳极也容易钝化，镀层中铜含量降低，故改变电流密度也是控制镀层成分和色泽的有效方法之一。
⑨阳极 一般采用与铜锌合金镀层同样比例的铜锌合金作阳极，不能含有铁和铅等杂质。铸造后再经过延压的阳极效果较好，使用前先在650℃±l0℃退火1～2h，再用5％硝酸溶液浸蚀后刷净。在生产过程中，阳极与阴极的面积比控制在(2～3)：1。
(3)铜锌合金镀层的后处理
铜锌合金镀层在大气中很容易变色或泛点，镀后必须立即进行钝化处理和涂覆透明有机涂料。
钝化处理可采用重铬酸钾40～60g／L，用醋酸调整pH值至3～4，在温度30～40℃下处理5～10min；
透明有机涂料种类很多，如丙烯酸清漆、聚氨酯清漆、水溶性清漆、有机硅透明树脂等。固化温度一般为80～160℃。市售专用涂料很多，可根据不同要求选用。
(4)铜锌合金电镀常见故障及排除方法

铜锌合金电镀常见故障及排除方法

(5)不合格铜锌合金镀层的退除
①化学方法
a．法l：铬酐150～250g／L，浓硫酸5～l0g／L；温度10～40℃。
b．法2：浓硫酸75％(体积分数)，浓硝酸25％(体积分数)。
C．法3：双氧水(30％)375mL／L，氨水(28％)625mL／L。
法4：氨水(28％)375mL／L，过硫酸铵75g／L。
②电化学方法亚硝酸钠30～40g／L，pH值为5～7，室温，阳极电流密度1A／dm2。